Neuron | 人类视觉系统并非“出生后才开机”

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基本信息

Title:Functional organization of the human visual system at birth and across late gestation

发表时间:2026.4.28

发表期刊:Neuron

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引言

新生儿在出生后极短时间内就能表现出一些基础视觉能力：会偏向面孔、能够追踪运动、能利用空间关系，也会迅速从有限经验中学习。这样一种起点状态，提示我们视觉系统在出生时大概并不是一块完全未分化的“空白皮层”。真正值得追问的是，支持这些早期能力的神经架构，到底有多少在出生前就已经搭好，又有哪些部分仍需依赖出生后的视觉经验继续塑造。

围绕这个问题，过去研究虽然积累了不少线索，但缺口同样明显。许多工作集中在较大儿童、动物模型，或只看少数经典视觉区，难以回答“整个人类视觉皮层在出生时是什么组织状态”。另一方面，即便研究对象是新生儿，如果扫描时间距离出生较远，也很难排除短暂产后经验已经对皮层连接模式产生影响。因此，要更接近“出生时”的真实状态，理想做法是尽量把数据窗口压到出生后数小时内，同时把观察范围向妊娠晚期前推，追踪这些组织特征在晚孕期如何逐步出现。

这篇发表于《Neuron》的研究正是这样设计的。作者利用发育人类连接组计划（Developing Human Connectome Project, dHCP）的大样本新生儿静息态功能磁共振成像数据，既分析了出生后第一天内完成扫描的新生儿，也纳入妊娠晚期不同胎龄阶段的样本，试图回答两个层层递进的问题：其一，人类视觉系统在出生时是否已经具备类似成人的大尺度功能组织；其二，这种组织是否是在晚孕期逐步分化而来。

实验设计与方法逻辑

研究基于 dHCP 的新生儿静息态功能磁共振成像与结构像，共纳入 987 名可用新生儿，扫描时妊娠周龄覆盖 29–44 周；其中用于表征“出生时状态”的，是出生后第一天内扫描的足月或过期产新生儿。成人对照主要来自 Human Connectome Project，样本量 197，另有 17 名成人构成独立复现样本。

方法上，作者将成人概率性视网膜拓扑视觉区图谱经表面配准投射到新生儿皮层，分析每半球 24 个视觉区，共 48 个区域，并据此计算区域间时间序列相关矩阵及每个区域的“功能指纹”。

核心发现

发现一：出生时视觉皮层已具备清晰的区域化，而非未分化的均质网络

论文首先要建立的前提，是新生儿视觉皮层内部能否被可靠地区分。Figure 1A–D 给出的证据非常关键：在出生后第一天内扫描的新生儿中，一个视觉区与对侧半球同名区域的静息态相关，显著强于与相邻区域或远端视觉区的相关。也就是说，视觉系统在出生时已经不是一团难以分辨的整体，而是具备可识别的区域边界和区域特异性连接模式。

Figure 1. Arealization of the neonate visual cortex

发现二：出生时视觉系统已呈现成人样的大尺度分群与层级骨架

在确认区域可分辨后，作者进一步追问这些区域之间是否已经组织成更高层次的系统架构。Figure 2A–D 显示，通过多维尺度分析（multidimensional scaling, MDS）把视觉区间关系投射到二维空间后，新生儿视觉区并非杂乱分布，而是形成与成人相似的四类组团：枕叶早期视觉区，以及中央/腹侧、外侧和背侧三条主要视觉通路。新生儿与成人整体布局显著相关，文中报告 r = 0.78，p < 0.0001。

Figure 2. Hierarchical organization of visual cortical areas in neonates

发现三：出生时不同视觉通路成熟并不同步，背侧通路最接近成人模式

如果只看到前两部分，容易把“已有组织”误读成“已经成熟”。Figure 3A–C 的功能指纹分析则把这种误读及时拉了回来。作者将每个新生儿视觉区与其他视觉区的相关模式定义为“功能指纹”，再与成人对应区域进行比较。结果显示，新生儿区域通常与成人同名区域最相似，说明其组织并非随机；但不同通路之间，与成人相似的程度并不一致。

Figure 3. Maturity of cortical visual connections

发现四：这些成人样组织在妊娠晚期逐步形成，且背侧通路最早显现

标题中的另一半重点是“across late gestation”，而 Figure 5A–D 正是对这一发育过程的直接刻画。作者将样本按妊娠年龄分为早产、早期足月、足月和过期产后发现，随着胎龄增加，视觉区在 MDS 空间中的分群愈发清晰，通路分组强度持续增强；足月与过期产组最接近成人样布局，而更早阶段的组团则更弥散。这说明出生时看到的系统架构并非临近分娩才突然出现，而是在晚孕期持续分化和强化。

Figure 5. Development of the visual system across gestational age

归纳总结和点评

这项研究最重要的贡献，是把“新生儿为何能如此早地表现出基础视觉能力”落到了可检验的系统级脑组织上：在人类出生时，视觉皮层已经具备明确的区域化、三条主要视觉通路及其初步层级骨架，而且这种成人样组织并不是出生后才快速搭建，而是在妊娠晚期逐步分化成形；与此同时，不同通路的成熟并不同步，背侧通路最早接近成人模式。研究的优势在于样本量大、时间窗口贴近出生、分析链条完整，并结合成人对照、独立复现样本和多种稳健性检验增强了说服力。它的重要意义不在于宣称婴儿视觉系统“已经成熟”，而在于更精确地表明：出生后的视觉学习，很可能是在一个已经相当成形、但仍然显著可塑的先天框架上展开。

边界也应清楚保留——本文核心证据来自静息态功能相关与成人图谱映射，不能直接等同于具体任务功能或行为能力已经成熟；对早产与早期足月组的解释，也仍需结合胎儿期数据与纵向研究进一步验证。

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审核：PsyBrain 脑心前沿编辑部

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